|
|
|
|
|
Símbol: Al |
Nombre atòmic: 13 |
|
|
Alumini |
Aluminio |
Aluminium |
Aluminium |
Grup: 13 |
Període: 3 |
|
|
Família:
Família del Bor |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: Hans Christian
Oersted - Fredrich Wöhler |
Nacionalitat: Dinamarca - Alemanya |
Any: 1825 -1827 |
|||
|
Origen del nom: El nom
procedeix de la paraula llatina “alumen” amb que els romans
designaven a les substàncies amb propietats astringents. El 1807, Humphrey Davy va proposar el nom aluminum per
a aquest metall encara no descobert, però més tard va decidir
canviar-lo per aluminium per coherència amb la majoria dels noms
d'elements, que usen el sufix -ium. D'aquest van derivar els noms actuals en
altres idiomes; tanmateix, als Estats Units amb el temps es va popularitzar
l'ús de la primera forma, que també és admesa per la
IUPAC encara que prefereix l'altra. |
Una mica
d’història: Tant a Grècia com a Roma s'emprava l'alum
(del llatí alumen, -inis, alum), una sal doble d'alumini i potassi com
mordent en tintoreria i astringent en medicina, ús encara en vigor. Generalment es reconeix a Friedrich Wöhler
l'aïllament de l'alumini en 1827. Tot i així, el metall va ser obtingut,
impur, dos anys abans pel físic i químic danès Hans
Christian Ørsted. En 1825 Oersted va preparar una amalgama
d’alumini (alumini dissolt en mercuri) per reacció del clorur
d’alumini amb una amalgama de potassi (aliatge de potassi i mercuri).
Posteriorment va destil·lar el preparat per eliminar el mercuri i va
obtenir així l’alumini impur, ja que contenia encara una
proporció apreciable de mercuri. Entre 1827 i 1845, Friedrich Wöhler, un
químic alemany, va millorar el procediment d’Oetsted utilitzant
potassi metàl·lic:
Cl3Al + 3K à Al + 3ClK Ell va ser el primer en mesurar el pes específic
de l’alumini i mostrar la seva lleugeresa. En 1854 Henri Sainte-Claire
Deville, a França, va obtenir el metall per reducció del clorur
d’alumini amb sodi. Ajudat econòmicament per Napoleó III,
Deville va construir una planta experimental a gran escala i va mostrar
l’alumini pur en l’Exposició De París de 1855. En 1886 el nord-americà Hall i el francès
Héroult van descobrir simultàniament que l’òxid
d’alumini era soluble en criolita (F6AlNa3) fosa
i que la barreja podia electrolitzar-se amb un rendiment comercial superior
al que s’obtenia pels mètodes fins llavors utilitzats. Aquest
descobriment va produir un descens considerable en el preu de l’alumini
que va portar a la utilització intensiva d’aquest metall. En efecte, en 1886 la producció
mundial d’alumini era menys de 45kg i el seu preu era superior a 11
dòlars per kg. En 1989, per contra, la producció mundial
estimada d’alumini primari era de 18 milions de tones i el preu menys
de 2 dòlars per kg. És un
dels elements que té un símbol alquimista:
|
||||
|
Estat natural: Tot i que l'alumini
és un material molt abundant en la escorça terrestre (8,1%,
és l’element metàl·lic més abundant en
l’escorça terrestre, únicament els no metalls oxigen i
silici són més abundants) rarament es troba lliure. Normalment
es troba com a silicat d’alumini o com a silicat mixta d’alumini
i altres metalls com sodi, potassi, ferro, calci i magnesi. Aquests silicats
no són minerals útils per ser químicament
difícil, i per tant car, extreure alumini a partir d’ells. La bauxita, un òxid impur hidratat
d’alumini, és la font comercial d’alumini i els seus
compostos Les seves aplicacions industrials són
relativament recents, produint-se a escala industrial des de finals del segle
XIX. Quan va ser descobert es va trobar que era extremadament difícil
la seva separació de les roques de què formava part, per la
qual cosa durant un temps va ser considerat un metall preciós,
més car que l'or; no obstant això, amb les millores dels
processos els preus van baixar contínuament fins a
col·lapsar-se al 1889 després de descobrir-se un mètode
senzill d'extracció del metall. |
Estructura cristal·lina: Sistema Cúbic centrat a les cares |
a = b = c Tots els angles rectes |
|||
|
Abundància a
l’ésser humà: 900 ppb (parts per bilió) en pes. |
Abundància
a la Terra: 8,1 % a l’escorça. És l’element
metàl·lic més abundant en l’escorça
terrestre, únicament els no metalls oxigen i silici són
més abundants. |
Abundància
al Sistema Solar: 50000 ppb (parts per bilió ) en pes. |
|||
|
Propietats |
|||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
|||
|
26,98154 |
2698 |
2,8 |
10 |
||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
|||
|
sòlid |
933,3 |
2740 |
|
||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
|||
|
1,43 |
0,45 (Al+3) |
1,18 |
|
||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
||
|
42,5 |
577,6 |
1816,6 |
2744,7 |
+1, +3 |
|||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
||
|
376,7 |
1,61 |
8,3 |
|
||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
||
|
326,0 |
10,7 |
291,0 |
877,8 |
237,00 |
|||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: L'alumini
és un dels pocs elements abundants en la naturalesa que semblen no
tenir cap funció biològica beneficiosa. Algunes persones
manifesten al·lèrgia a l'alumini, patint dermatitis per
contacte, i fins i tot desordres digestius ingerint aliments cuinats en
recipients d'alumini; per a la resta de persones, no es considera tant
tòxic com els metalls pesats, encara que hi ha evidències de
certa toxicitat si es consumeix en grans quantitats. L'ús de
recipients d'alumini no s'ha trobat que ocasioni problemes de salut, estant
aquests relacionats amb el consum d'antiàcids o antitranspirants que
contenen alumini. S'ha suggerit que l'alumini pot estar relacionat amb
l'Alzheimer, encara que la teoria ha estat refutada. L’alumini metall presenta
perill de foc quan està polvoritzat. |
||||
|
-1,66 Al3+/Al |
metall |
||||||
|
Característiques: |
|
||||||
|
És un metall tou en estat pur, lleuger, de color
grisós i de baixa densitat; és dúctil i
mal·leable però a temperatura propera al seu punt de
fusió es torna trencadís. És un bon conductor de la calor i
l’electricitat (d’aquí el seu ús per a cables de
conduccions elèctriques d’alta tensió). |
|||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància |
Altres |
|
Alumini
- 24 |
13 |
11 |
24Al |
2,07
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Alumini
- 25 |
13 |
12 |
25Al |
7,17
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Alumini
- 26 |
13 |
13 |
26Al |
710000
anys |
0,00 |
Radioactiu |
|
Alumini
- 27 |
13 |
14 |
27Al |
Estable |
100,00 |
|
|
Alumini
- 28 |
13 |
15 |
28Al |
2,25
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Alumini
- 29 |
13 |
16 |
29Al |
6,5
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Alumini
- 30 |
13 |
17 |
30Al |
3,68
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
És un metall fortament electropositiu i summament
reactiu. L’aire humit l’oxida lleugerament ja que el
recobreix d’una fina i compacta capa d’òxid que
l’aïlla i impedeix que segueixi reaccionant, per això els
materials fets d’alumini no s’oxiden. L’alumini desplaça l’hidrogen dels
àcids i de les bases concentrades, formant aluminats de tipus (Al(OH)4)-: 2Al (s) + 2NaOH (aq) + 6H2O à 2Na+ (aq) +2(Al(OH)4)-
+ 3H2 (g) L’alumini s’encén en oxigen amb una
flama blanca brillant per formar l’òxid d’alumini, Al2O3: 4Al (s) + 3O2 (l) à 2Al2O3 (s) Reacciona vigorosament amb els halògens per a
formar els halurs corresponents: 2Al (s) + 3Cl2 (l) à 2AlCl3 (s)
2Al (s) + 3Br2 (l) à 2AlBr3 (s)
2Al (s) + 3I2 (l) à 2AlI3 (s) L’alumini es dissol en àcid
sulfúric diluït i en àcid clorhídric per a formar
solucions que contenen el ió aquós Al (III) juntament amb
hidrogen gas: 2Al (s) + 3H2SO4
(aq) à 2Al3+ (aq) + 2SO42-
(aq) + 3H2 (g)
2Al (s) + 6HCl (aq) à 2Al3+ (aq) + 6Cl-(aq) + 3H2
(g) El metall redueix a molts altres compostos metàl·lics
a llurs metalls lliures. Per exemple, quan una mescla de pols d’alumini
i òxid de ferro s’escalfa, l’alumini ràpidament treu
l’oxigen a l’òxid de ferro; la calor de la reacció
es suficient per a fondre el ferro. Aquest fenomen s’usa en processos
per a soldar ferro. L’òxid d’alumini es anfòter (es
comporta com a àcid i com
a base ). Els compostos
més importants són l’òxid, l’hidròxid
i el sulfat. El clorur d’alumini
anhidre és important en las indústries químiques i del
petroli. Moltes gemmes com el robí i el safir són principalment
òxid d’alumini cristal·lí. |
|
Amb aire |
Suau; amb calor
à Al2 O3
4Al (s) + 3O2 (l) à 2Al2O3 (s) |
|
Amb H2O |
No reacciona |
|
Amb HCL 6M |
Suau à H2 ; AlCl3 2Al
(s) + 6HCl (aq) à 2Al3+ (aq) + 6Cl-(aq) + 3H2
(g) |
|
Amb HNO3 15M |
Es torna passiu |
|
Amb NaOH 6M |
|